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Intrinsic Nonlinear Hall Effect in Antiferromagnetic Tetragonal CuMnAs

Berry连接和曲率 凝聚态物理 反铁磁性 霍尔效应 物理 四方晶系 非线性系统 量子霍尔效应 热霍尔效应 偶极子 自旋电子学
作者
Chong Wang,Yang Gao,Di Xiao
出处
期刊:Physical Review Letters [American Physical Society]
卷期号:127 (27)
标识
DOI:10.1103/physrevlett.127.277201
摘要

Detecting the orientation of the N\'eel vector is a major research topic in antiferromagnetic spintronics. Here we recognize the intrinsic nonlinear Hall effect, which is independent of the relaxation time, as a prominent contribution to the time-reversal-odd second order conductivity and can be used to detect the reversal of the N\'eel vector. In contrast, the Berry-curvature-dipole-induced nonlinear Hall effect depends linearly on relaxation time and is time-reversal even. We study the intrinsic nonlinear Hall effect in an antiferromagnetic metal: tetragonal CuMnAs, and show that its nonlinear Hall conductivity can reach the order of $\mathrm{mA}/{\mathrm{V}}^{2}$. The dependence on the chemical potential of such nonlinear Hall conductivity can be qualitatively explained by a tilted massive Dirac model. Moreover, we demonstrate its strong temperature dependence and briefly discuss its competition with the second order Drude conductivity. Finally, a complete survey of magnetic point groups is presented, providing guidelines for finding more antiferromagnetic materials with the intrinsic nonlinear Hall effect.
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